양질의 교육 콘텐츠에 대한 중요성이 부각됨에 따라 기존의 정적이며 수동적인 형태의 교육 콘텐츠에서 벗어나 능동적 놀이 체험식 교육 콘텐츠를 제공하기 위한 에듀테인먼트 시스템에 대한 필요성이 급증하고 있다. 본 논문에서는 사용자로 하여금 모바일 장치를 통하여 증강된 교육 에이전트와 함께 원예를 체험해 볼 수 있도록 하는 증강 원예 체험 시스템(AR Gardening)을 소개한다. 이는 물리적 책에 부착된 마커 위에 상호작용이 가능한 가상의 원예 환경을 증강시키고 사용자로 하여금 원예에 대한 환경적 요소에 대한 효과를 체험해 볼 수 있도록 한다. 그리고 증강된 에이전트는 사용자의 상호작용 및 증강 원예 환경의 상태를 인지하고 의인화된 표현을 통하여 사용자에게 학습 동료와 같은 반응을 제공한다. 더 나아가 제안한 시스템의 효용성을 살펴보기 위하여 구현한 시스템을 전시하고 참여자들의 반응을 살펴보았다. 참여자들의 반응을 통하여 학습 동료와 같은 상호작용형 증강 에이전트를 제공함으로써, 시스템에 대한 사용자의 참여 동기를 유발시키는 데 긍정적인 효과를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이를 통해 에듀테인먼트 시스템에서 사용자에게 시스템에 대한 흥미를 향상시키고 참여 동기를 유발시키기 위한 필수 요소로서 학습 동료와 같은 증강 에이전트의 필요성을 언급하고자 한다.
양질의 교육 콘텐츠에 대한 중요성이 부각됨에 따라 기존의 정적이며 수동적인 형태의 교육 콘텐츠에서 벗어나 능동적 놀이 체험식 교육 콘텐츠를 제공하기 위한 에듀테인먼트 시스템에 대한 필요성이 급증하고 있다. 본 논문에서는 사용자로 하여금 모바일 장치를 통하여 증강된 교육 에이전트와 함께 원예를 체험해 볼 수 있도록 하는 증강 원예 체험 시스템(AR Gardening)을 소개한다. 이는 물리적 책에 부착된 마커 위에 상호작용이 가능한 가상의 원예 환경을 증강시키고 사용자로 하여금 원예에 대한 환경적 요소에 대한 효과를 체험해 볼 수 있도록 한다. 그리고 증강된 에이전트는 사용자의 상호작용 및 증강 원예 환경의 상태를 인지하고 의인화된 표현을 통하여 사용자에게 학습 동료와 같은 반응을 제공한다. 더 나아가 제안한 시스템의 효용성을 살펴보기 위하여 구현한 시스템을 전시하고 참여자들의 반응을 살펴보았다. 참여자들의 반응을 통하여 학습 동료와 같은 상호작용형 증강 에이전트를 제공함으로써, 시스템에 대한 사용자의 참여 동기를 유발시키는 데 긍정적인 효과를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이를 통해 에듀테인먼트 시스템에서 사용자에게 시스템에 대한 흥미를 향상시키고 참여 동기를 유발시키기 위한 필수 요소로서 학습 동료와 같은 증강 에이전트의 필요성을 언급하고자 한다.
Recently, many researchers have studied on agent-based edutainment systems to improve students' learning experience. In this paper, we present AR Gardening which makes users experience interactive flower gardening with a bluebird, a learning companion agent, squatting in an augmented picture. The pr...
Recently, many researchers have studied on agent-based edutainment systems to improve students' learning experience. In this paper, we present AR Gardening which makes users experience interactive flower gardening with a bluebird, a learning companion agent, squatting in an augmented picture. The proposed system augments the animated bluebird to support interactive edutainment experiences. The bluebird perceives users' actions as well as environmental situations. It then appraises situational information to provide participants with problem-solving guidelines. Moreover, the bluebird responds like a companion than an instructor through anthropomorphic expression. To demonstrate our work, we exhibited the implemented AR Gardening and reviewed participants' responses to the system. In this exhibition, we could find that the learning companion-like bluebird helped users experience how to properly grow the flower in our educational setting. Ultimately, we expect that an augmented peer learning agent is one of the key factors for developing effective edutainment applications.
Recently, many researchers have studied on agent-based edutainment systems to improve students' learning experience. In this paper, we present AR Gardening which makes users experience interactive flower gardening with a bluebird, a learning companion agent, squatting in an augmented picture. The proposed system augments the animated bluebird to support interactive edutainment experiences. The bluebird perceives users' actions as well as environmental situations. It then appraises situational information to provide participants with problem-solving guidelines. Moreover, the bluebird responds like a companion than an instructor through anthropomorphic expression. To demonstrate our work, we exhibited the implemented AR Gardening and reviewed participants' responses to the system. In this exhibition, we could find that the learning companion-like bluebird helped users experience how to properly grow the flower in our educational setting. Ultimately, we expect that an augmented peer learning agent is one of the key factors for developing effective edutainment applications.
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문제 정의
궁극적으로 에듀테인먼트 시스템에서 사용자의 참여 동기를 유발시키기 위해서는 사용자와 교육 에이전트 간의 양방향적인 상호작용을 지원하며 사용자에게 학습 동료와 같은 인상을 제공해 줄 수 있는 형태의 가이드라인을 제시해 줄 수 있어야 한다. 본 논문에서는 사용자로 하여금 현실 공간에서 증강 교육 에이전트와 함께 원예를 가상적으로 경험할 수 있도록 하는 증강 원예 체험 시스템 (AR Gardening) 을 소개한다. 이는 사용자로 하여금 원예에 영향을 미치는 환경적인 요소의 효과에 대해 자연스럽게 경험해 볼 수 있는 환경을 제공한다.
본 논문에서는 실제 환경에서 사용자에게 증강된 교육 에이전트와 원예를 경험해 볼 수 있는 증강 원예 체험 시스템 (AR Gardening)을 제안한다. 이는 그림 1에서 보는 바와 같이, 제안한 시스템에서는, 사용자가 카메라가 부착된 모바일 장치를 이용하여 책 위에 증강된 가상 원예 환경을 볼 수 있다.
그리고 사용자로 하여금 손쉽게 환경적인 요소를 선택 및 증강 원예 환경에 적용시킬 수 있도록 한다. 이와 동시에 증강 원예 환경 내에서 교육 에이전트를 증강시키고 에이전트로 하여금 사용자의 상호작용과 원예 환경 내의 변화에 따라 적합한 조언을 제공하도록 한다. 그림 1은 제안한 증강원예 체험 시스템의 개요를 보여준다.
시스템 내에서 사용자에게 증강된 교육 에이전트와의 상호작용에 대한 참여 동기를 유발시키기 위하여, 교육 에이전트로 하여금 학습 동료와 같은 반응을 보이도록 한다. 이를 위해 교육 에이전트는 증강 원예 환경에서 사용자와 동일한 목표를 가지도록 한다.
더 나아가 사용자가 적용한 요소에 따라 증강된 꽃은 애니메이션 시퀀스를 통해 자라기, 시들기, 흔들기 등의 상태 변화를 나타내었다. 이를 통해 사용자는 가상적으로 원예 활동을 체험해 볼 수 있으며 원예에 미치는 환경적 요소의 효과에 대한 지식을 획득할 수 있는 기회를 제공하였다.
이를 위해 초등학생들에게 적합하도록 “꽃이 자라는 것을 돕기” 라는 단순한 목표를 제시하였다. 그리고 해당 목표를 달성하기 위하여 증강된 파랑새와 자연스럽게 상호작용할 수 있는 환경을 제공하였다. 또한 파랑새는 참여자들의 상호작용에 따라 애니메이션 및 소리 효과를 이용하여 학습 동료와 같은 반응을 제공하였다.
이는 사용자가 물리적인 책 위에서 가상적으로 원예를 경험할 수 있는 인터랙티브 증강 원예 환경을 제공하였다. 그리고 증강 원예 환경 내에 학습 동료와 같은 느낌을 제공하는 파랑새를 증강 시켜 함께 원예를 경험할 수 잇도록 하였다. 이러한 파랑새는 증강 원예 환경 내에서의 사용자의 상호작용 및 증강 환경의 변화를 인지하고 학습 동료와 같은 반응을 시각 및 청각적으로 표현하도록 하였다.
하지만 사용자가 파랑새의 권유를 무시하고 부적합한 요소를 적용함으로써, 꽃의 성장을 방해하는 경우 파랑새는 명시적인 조언을 제시하기 보다는 꽃의 성장의 저해되는 상황에 대해 두려움을 표현한다. 이처럼 파랑새로 하여금 증강 원예 체험 환경 내에서 명시적인 조언을 제공하는 지도자가 아닌 사용자에게 학습 동료와 같은 느낌을 제공하는 반응을 표현하도록 하였다. 그림 8은 체험 환경 내의 긍정적인 혹은 부정적인 상황에 대한 파랑새의 반응의 여〕를 보여준다.
본 논문에서는 사용자로 하여금 증강된 교육 에이전트인 파랑새와 함께 원예 체험을 할 수 있도록 하는 증강 원예체험 시스템을 소개하였다. 이는 사용자가 물리적인 책 위에서 가상적으로 원예를 경험할 수 있는 인터랙티브 증강 원예 환경을 제공하였다.
제안 방법
첫째, 사용자로 하여금 실제 공간과의 이음매 없이 자연스럽게 가상원예를 체험할 수 있는 상호작용형 증강 환경을 제공하였다. 둘째, 사용자의 상호작용 및 증강 환경의 변화에 자율적으로 반응하며 학습 동료와 같이 친밀한 반응을 표현하는 증강 교육 에이전트를 제공하였다. 셋째, 사용자로 하여금 증강된 교육 에이전트와 학습 동료로서 함께 문제를 해결하는 형태의 상호작용 공간을 제공함으로써, 원예 체험에 대한 사용자의 흥미를 향상시키고 참여 동기를 유발 시키는데 긍정적인 효과를 제공하였다.
제안한 시스템은 사용자로 하여금 꽃의 성장에 있어 환경적 요소의 영향을 가상적으로 모의 실험해 볼 수 있는 환경을 제공한다. 그러므로 사용자는 증강 환경 내에서 수부 양분, 빛 등과 같은 특정 요소를 선택할 수 있다.
본 논문에서는, 그림 3과 같이, 사용자로 하여금 카메라가 부착된 모바일 장치를 이용하여 제안한 증강 원예 체험시스템을 사용해 볼 수 있도록 구현하였다. 실제 공간 내의 물리적 책 위에 가상의 원예 환경을 증강시키기 위해서, 그림 3 (a)에서 보는 바와 같이, ARToolkit [11]에서 사용하는 마커를 책의 페이지에 부착하였다.
특정 페이지에 마커들을 부착하였다. 사용자로 하여금 마커와 연관된 환경적 요소의 기능을 이해하기 쉽도록 하기 위하여 마커 내에 해당 기능과 연관이 되는 그림을 포함시켰다. 예를 들어, 마커가 수분의 양을 조절하기 위한 요소와 연관이 되어 있는 경우, 해당 마커에는 물뿌리개 그림을 포함시켰다.
사용자로 하여금 자연스럽게 특정 환경 요소를 선택할 수 있도록 하기 위하여 마커를 부착된 반지 형태의 컨트롤러를 구현하였다. 그러므로 사용자는 개발된 컨트롤러를 착용하여 특정 요소를 선택 및 증강된 꽃에 적용해 볼 수 있었다.
그러므로 사용자는 개발된 컨트롤러를 착용하여 특정 요소를 선택 및 증강된 꽃에 적용해 볼 수 있었다. 즉, 그림 5에서 보는 바와 같이, 사용자가 컨트롤러를 착용하여 특정 마커 근처에 접근하는 경우, 마커 위에 증강되었던 3D 모델이 컨트롤러로 복사되어 증강되도록 하였다. 이를 통하여 사용자는 자신이 선택한 요소가 무엇인지를 확인할
" data-ocr-fix="">수 있었다. 그리고 그림 6에서 보는 바와 같이, 물주기, 빛 쬐기 등의 간단한 동작을 통하여 사용자가 자신이 선택한 요소를 손쉽게 증강된 꽃에 적용할 수 있도록 하였다. 더 나아가 사용자가 적용한 요소에 따라 증강된 꽃은 애니메이션 시퀀스를 통해 자라기, 시들기, 흔들기 등의 상태 변화를 나타내었다.
구현된 증강 원예 체험 시스템에서, 증강된 파랑새는 자체적인 자율성에 따라 시각 및 청각적 반응을 표현하도록 구현하였다. 파랑새의 시각적 반응은 3D 모델의 애니메이션 시퀀스의 변화를 통하여 표현하였다.
그림 7은 구현된 파랑새의 시각적 표현의 예들을 보여준다. 그리고 사용자에게 파랑새와의 상호작용에 대한 흥미를 유발하기 위하여 파랑새의 목소리를 대신하여 모바일 장치의 화면에 텍스트를 디스플레이하고 해당 상황에 적합한 소리 효과를 제공하였다.
더 나아가, 증강 원에 환경 내의 사용자의 상황에 따라 증강된 파랑새의 시각 및 청각적 반응을 실시간으로 변화시켰다. 파랑새는 증강 원예 환경 내의 사용자의 상호작용 및 증강된 꽃의 상태 정보를 인지 및 판단하였다.
파랑새는 증강 원예 환경 내의 사용자의 상호작용 및 증강된 꽃의 상태 정보를 인지 및 판단하였다. 그리고 인지된 상태 정보에 따라 사용자의 상호작용에 대해 조언을 제공하였다. 예를 들어 사용자가 꽃을 개화하는데 부적합한 요소를 선택하여 꽃에 적용하고자 하는 경우 다른 환경적 요소를 선택할 것을 권유한다.
제안한 시스템에 대한 사용자의 반응을 살펴보기 싱가포르에서 개최된 iDAT (Interactive Digital Art and Technology) 2007 [12]에 구현된 증강 원예 체험 시스템을 전시하였다. 해당 전시에서는, 카메라가 부착된 UMPC를 이용하여 참여자들로 하여금 해당 시스템을 자유롭게 경험해볼 수 있도록 하였다.
해당 전시에서는, 카메라가 부착된 UMPC를 이용하여 참여자들로 하여금 해당 시스템을 자유롭게 경험해볼 수 있도록 하였다. 그러므로 체험자들은 책 위에 가상의 원예 환경을 볼 수 있으며 원예 체험 환경 내에서 증강된 파랑새와 자연스럽게 상호작용을 할 수 있도록 하였다.
그리고 해당 목표를 달성하기 위하여 증강된 파랑새와 자연스럽게 상호작용할 수 있는 환경을 제공하였다. 또한 파랑새는 참여자들의 상호작용에 따라 애니메이션 및 소리 효과를 이용하여 학습 동료와 같은 반응을 제공하였다. 참여자들이 설치된 시스템을 체험하는 동안, 다음과 같은 부분에 초점을 맞추어 참여자들의 반응을 살펴보았다.
그리고 사용자가 모바일장치를 통하여, 그림 3 (b)에서 보는 와 같이, 움직이는 가상의 꽃, 사용자가 모의실험 할 수 있는 환경적 요소 등으로 구성된 상호작용형 원예 환경을 볼 수 있도록 하였다. 또한 교육 에이전트를 파랑새로 형상화 하여 책 위에 증강시키고 사용자들과 상호작용이 가능할 수 있도록 하였다. 증강된 파랑새는 시각적 및 청각적 반응을 통하여 사용자의 상호작용할 수 있도록 하였다.
성능/효과
제안한 시스템은 다음과 같은 장점을 갖는다. 첫째, 사용자로 하여금 실제 공간과의 이음매 없이 자연스럽게 가상원예를 체험할 수 있는 상호작용형 증강 환경을 제공하였다. 둘째, 사용자의 상호작용 및 증강 환경의 변화에 자율적으로 반응하며 학습 동료와 같이 친밀한 반응을 표현하는 증강 교육 에이전트를 제공하였다.
둘째, 사용자의 상호작용 및 증강 환경의 변화에 자율적으로 반응하며 학습 동료와 같이 친밀한 반응을 표현하는 증강 교육 에이전트를 제공하였다. 셋째, 사용자로 하여금 증강된 교육 에이전트와 학습 동료로서 함께 문제를 해결하는 형태의 상호작용 공간을 제공함으로써, 원예 체험에 대한 사용자의 흥미를 향상시키고 참여 동기를 유발 시키는데 긍정적인 효과를 제공하였다.
그러므로 대부분의 참여자들은 구현한 시스템 내의 증강된 파랑새와의 반응에 대해 상당한 흥미를 표현하였으며 더 나아가 파랑새와 상호작용하는 데 재미를 나타내었다. 그리고 파랑새를 친밀한 존재로 인지하는 것을 볼 수 있었으며 이를 통하여 시스템에 대한 참여 동기 유발에 긍정적인 효과를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이러한 파랑새는 증강 원예 환경 내에서의 사용자의 상호작용 및 증강 환경의 변화를 인지하고 학습 동료와 같은 반응을 시각 및 청각적으로 표현하도록 하였다. 더 나아가 구현한 시스템을 전시하고 전시를 통하여 제안한 시스템에 대한 사용자들의 반응을 확인할 수 있었다. 이를 통해 학습 동료와 같은 증강 교육 에이전트가 에듀테인먼트 시스템에 대한 사용자의 참여 동기를 유발 시키는 데 긍정적인 효과를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
" data-ocr-fix="">수 있었다. 이를 통해 학습 동료와 같은 증강 교육 에이전트가 에듀테인먼트 시스템에 대한 사용자의 참여 동기를 유발 시키는 데 긍정적인 효과를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
후속연구
첫째, 사용자로 하여금 파랑새의 반응을 충분히 이해할 수 있도록 파랑새의 반응에 대한 구체화 작업이 필요하다. 그리고 파랑새의 반응을 통하여 학습 동료와 같은 느낌을 제공하기 위하여 부가적인 표현 기법을 추가할 계획이다. 더 나아가 사용성 평가의 정량적 분석을 통하여 제안한 시스템의 유용성을 평가할 계획이다.
그리고 파랑새의 반응을 통하여 학습 동료와 같은 느낌을 제공하기 위하여 부가적인 표현 기법을 추가할 계획이다. 더 나아가 사용성 평가의 정량적 분석을 통하여 제안한 시스템의 유용성을 평가할 계획이다.
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